长江艺术工程职业学院《数据结构（Java）》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数据结构（Java）》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、设计一个基于单片机的智能门锁系统，支持密码、指纹、刷卡等多种开锁方式，并具有报警功能。2、在处理复杂的数据结构时，可能会用到一些高级的技术和概念。以下关于高级数据结构技术的描述，错误的是：（）A.并查集是一种用于处理集合合并和查询的数据结构，常用于解决连通性问题B.线段树可以用于高效地处理区间查询和更新操作，例如求区间和、区间最大值等C.字典树（Trie树）适用于字符串的存储和查找，能够快速判断一个字符串是否存在D.高级数据结构技术通常只适用于特定的领域和问题，在一般的编程中很少用到3、选择排序是另一种基本的排序算法。以下关于选择排序的说法，错误的是：（）A.选择排序每次从待排序序列中选择最小（或最大）的元素，放到已排序序列的末尾B.选择排序在最坏情况下的时间复杂度为O(n^2)C.选择排序是一种不稳定的排序算法D.选择排序的空间复杂度较低4、设计一个基于单片机的智能车位引导系统，能够实时显示停车场内的车位占用情况，并引导车辆快速找到空闲车位。5、设计一个基于模拟乘法器和运放的有效值测量电路，能够测量交流信号的有效值。6、设计一个基于MAX232的串口通信电路，实现单片机与PC机之间的通信，给出电路原理图和通信协议编程。7、在一个电商网站的订单处理系统中，需要按照订单生成的时间顺序依次处理订单，同时能够在任意时刻查看最早未处理的订单。以下哪种数据结构能够满足这种需求？（）A.顺序表，按顺序存储订单，但插入和删除操作可能导致大量元素移动B.链表，便于插入和删除，但不便于快速获取最早订单C.栈，后进先出，不符合订单处理的顺序要求D.队列，先进先出，符合订单按时间顺序处理的需求8、使用集成电路设计一个视频放大器，能够对输入的视频信号进行放大和处理，保证图像质量。9、设计一个基于GPS的定位导航系统，能够实时获取位置信息并进行路径规划，提供系统的硬件选型和软件实现方案。10、设计一个基于模拟移相器和滤波器的相位补偿系统，改善系统的相位特性。11、设计一个数字锁相放大器，能够从强噪声背景中提取微弱信号，给出系统架构和关键技术。12、设计一个基于数字电位器的灯光亮度调节系统，能够实现灯光亮度的平滑调节和记忆功能。13、设计一个基于数字锁相放大器的微弱信号检测系统，能够从强噪声背景中检测出微弱信号。14、设计一个±5V转±15V的DC-DC电源变换电路，输出电流不小于0.2A，给出原理图和PCB布局。15、假设要实现一个优先级队列，其中元素的优先级可以动态改变。以下哪种数据结构和操作组合最适合？（）A.最大堆和堆调整操作B.最小堆和堆删除操作C.链表和排序操作D.数组和插入排序操作16、设计一个基于运放的求和放大器电路，能够实现多个输入信号的求和运算，增益可调。17、设计一个低通滤波器电路，截止频率为1kHz，通带波纹小于1dB，阻带衰减不小于40dB，输入信号频率范围为0-5kHz。18、假设正在开发一个股票交易系统，需要实时记录每只股票的价格变化，并能够快速地找出价格涨幅最大和跌幅最大的股票。同时，要支持对股票价格的历史数据进行分析。以下哪种数据结构和算法的搭配最适合这个系统？（）A.最大堆和最小堆，分别存储涨幅和跌幅最大的股票信息B.红黑树和中序遍历，获取股票价格的排序C.跳表和插入排序，更新股票价格数据D.线段树和归并排序，分析股票价格历史数据19、设计一个无线遥控器语音控制电路，能够通过语音指令控制电器设备的开关和调节，实现智能化控制。20、设计一个简单的数字时钟电路，要求能够显示小时、分钟和秒，并且具有设置时间和闹钟功能。21、设计一个光通信收发模块的驱动电路，能够稳定驱动光收发器件，给出电路设计和性能测试结果。22、队列也是一种常见的数据结构，遵循先进先出的原则。假设一个打印任务队列，有文档A、B、C依次进入队列，打印机每次只能处理一个任务。当打印机处理完当前任务后，会从队列头部取出下一个任务进行打印。如果文档A正在打印，此时文档D进入队列，那么接下来打印机将打印哪个文档？（）A.BB.CC.DD.不确定23、设计一个数字电压表电路，能够测量直流电压，测量范围为0V到100V，精度为±0.1V。24、已知一个栈的进栈序列为1，2，3，4，5。则下列序列中，不可能是出栈序列的是：（）A.5，4，3，2，1B.4，5，3，2，1C.4，3，5，1，2D.1，2，3，4，525、在数据结构中，链表是一种常见的数据结构。以下关于链表的描述，哪一项是不准确的？（）A.链表由一系列节点组成，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针B.链表的插入和删除操作在特定位置时，时间复杂度为O(1)C.链表可以方便地进行动态内存分配，无需事先确定存储空间大小D.链表在查找特定元素时，时间复杂度总是优于顺序表二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释什么是斐波那契堆，并说明其特点和应用场景。2、（本题5分）解释如何在一个字符串中进行模式匹配，如使用KMP算法，给出算法步骤和原理。3、（本题5分）深入探讨在一个具有n个元素的小根堆中，如何使用堆来实现优先队列的功能。4、（本题5分）深入分析在具有n个顶点的图中，如何进行拓扑排序以确定任务的执行顺序，并说明其应用场景。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数据结构，用于存储银行贷款客户的信息，包括客户姓名、贷款金额、还款期限等，支持贷款的审批和管理。2、（本题5分）设计一个程序，用AC自动机进行多关键词在大文本中的快速匹配。3、（本题5分）设计伸展树的查找操作，分析其在不同数据分布下的性能表现。4、（本题5分）设计一个程序，使用链表实现栈的迭代器实现，方便对栈进行操作。5、（本题5分）设计一个程序，从给定的顺序表中删除一个元素，输出删除后的顺序表。四、综合题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）某在线图书馆的图书借阅系统需要记录图书的借阅者、借阅时间、应还时间、是否逾期等信息。设计数据结构来管理图书借阅情况，支持借阅、归还、续借等操作，能够及时提醒借阅者归还图书并统计图书的借阅频率。2、（本题10分）假设一个社交平台的活动组织系统需要记录活动信息、参与者信息和活动流程。活动信息包括活动ID、活动名称、组织者ID、活动时间、活动地点，参与者信息包括参与者ID、活动ID、报名时间，活动流程包括流程ID、活动ID、流程描述、时间安排。请设计数据结构来管理活动数据，实现活动的创建、参与者管理、流程跟踪，并生成活动总结报告。3、（本题10分）